linux 命名空间

2014/12/09

本文原创作者:Cloud Chou. 欢迎转载,请注明出处和本文链接

传统上,在Linux以及其他衍生的UNIX变体中,许多资源是全局管理的。例如,系统中的所有进程按照惯例是通过PID标识的,这意味着内核必须管理一个全局的。

PID列表。而且,所有调用者通过uname系统调用返回的系统相关信息(包括系统名称和有关内核的一些信息)都是相同的。用户ID的管理方式类似,即各个用户是通过一个全局唯一的UID号标识。全局ID使得内核可以有选择地允许或拒绝某些特权。虽然UID为0的root用户基本上允许做任何事,但其他用户ID则会受到限制。例如UID为n的用户,不允许杀死属于用户m的进程(m≠ n)。但这不能防止用户看到彼此,即用户n可以看到另一个用户m也在计算机上活动。只要用户只能操纵他们自己的进程,这就没什么问题,因为没有理由不允许用户看到其他用户的进程。

但有些情况下,这种效果可能是不想要的。如果提供Web主机的供应商打算向用户提供Linux计算机的全部访问权限,包括root权限在内。传统上,这需要为每个用户准备一台计算机,代价太高。使用KVM或VMWare提供的虚拟化环境是一种解决问题的方法,但资源分配做得不是非常好。计算机的各个用户都需要一个独立的内核,以及一份完全安装好的配套的用户层应用.命名空间提供了一种不同的解决方案,所需资源较少。在虚拟化的系统中,一台物理计算机可以运行多个内核,可能是并行的多个不同的操作系统。而命名空间则只使用一个内核在一台物理计算机上运作,前述的所有全局资源都通过命名空间抽象起来。这使得可以将一组进程放置到容器中,各个容器彼此隔离。隔离可以使容器的成员与其他容器毫无关系。但也可以通过允许容器进行一定的共享,来降低容器之间的分隔。例如,容器可以设置为使用自身的PID集合,但仍然与其他容器共享部分文件系统。

命名空间建立了系统的不同视图。此前的每一项全局资源都必须包装到容器数据结构中,只有资源和包含资源的命名空间构成的二元组仍然是全局唯一的。命名空间可以按层次关联起来。 每个命名空间都发源于一个父命名空间,一个父命名空间可以有多个子命名空间。

新的命名空间可以用下面两种方法创建。

  • 1) 在用fork或clone系统调用创建新进程时,有特定的选项可以控制是与父进程共享命名空间,还是建立新的命名空间。
  • 2) unshare系统调用将进程的某些部分从父进程分离,其中也包括命名空间。更多信息请参见手册页unshare

命名空间的种类包括utsname,IPC命名空间,mount命名空间,我们主要研究mount命名空间。

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